JP4344314B2 - Weight relief assist device and weight relief assist program - Google Patents
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Description
本発明は、利用者自身の脚による体重支持をアシストする体重免荷アシスト装置および体重免荷アシストプログラムに関する。 The present invention relates to a weight support apparatus and a weight support assist program for assisting weight support by a user's own legs.
従来、利用者に対して歩行のためのアシスト推進力を付与する歩行アシスト装置が開示されている。歩行アシスト装置は、脚の筋力が落ちた人、脚を怪我した人など、自力歩行が困難な人の歩行を助けるために利用される。また、歩行アシスト装置は、筋力や歩行姿勢の向上を狙ったエクササイズ用やアミューズメント用などとしても期待されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a walking assist device that gives assist propulsive force for walking to a user has been disclosed. The walking assist device is used for assisting walking of a person who has difficulty in walking on his / her own, such as a person whose leg muscle strength has dropped or a person whose leg has been injured. The walking assist device is also expected to be used for exercises and amusements aimed at improving muscle strength and walking posture.
特許文献1に記載の歩行介助装置は、利用者の脚に装着され、関節駆動装置によって股、膝、足首の関節を回転させることによって、一定の推進力を利用者に付与する装置である。
特許文献1に記載の歩行介助装置は、歩行方向への推進力を付与することによって、移動に伴う利用者の疲労は軽減できるが、利用者の体重は利用者自身の脚によって支えられており、体重を支えることによる脚への負担は残ったままである。また、この歩行介助装置は利用者の脚全体を支持部材でしっかりと拘束するため、利用者が不快な拘束感および痛みを感じやすい。さらに、このような脚全体を支持部材で拘束する構成では、体型や歩行時の癖に応じて利用者それぞれに良くフィットする支持部材を作成する必要がある。 The walking assistance device described in Patent Document 1 can reduce fatigue of the user accompanying movement by applying a propulsive force in the walking direction, but the weight of the user is supported by the user's own legs. The burden on the legs by supporting the weight remains. In addition, since this walking assistance device firmly restrains the entire leg of the user with the support member, the user tends to feel an unpleasant restraint and pain. Furthermore, in the configuration in which the entire leg is restrained by the support member, it is necessary to create a support member that fits well to each user according to the body shape and the heel during walking.
本発明は、前記した問題を解決すべく創案されたものであり、利用者の脚の拘束を軽減しつつ、軽量で脚への負担を低減させることが可能な体重免荷アシスト装置および体重免荷アシストプログラムを提供することを課題とする。 The present invention has been developed to solve the above-described problems, and is a weight-relief assist device and a weight-relief device that can reduce the burden on the legs while reducing the restraint on the legs of the user. It is an object to provide a load assist program.
前記課題を解決するため、本発明の請求項1に記載の発明は、利用者の体幹に装着される体装着部と、前記利用者の足に装着され、床面に接地可能に設けられた床面接地部と、前記体装着部と前記床面接地部とを、膝関節部を含む関節部を介して連結し、前記利用者による装着状態において前記膝関節部において一方の側にのみ屈折する脚リンク部と、前記関節部を駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータの駆動を制御する制御部と、前記床面接地部に設けられ、前記利用者の足の接地を検出する接地検出手段と、を備えている体重免荷アシスト装置であって、前記制御部は、前記利用者が自身の足で当該利用者の体重を支持している状態において、前記アクチュエータを駆動して前記膝関節部における回転力を発生させることにより、前記体装着部を介して前記利用者に、当該利用者の体重の一部を支持する力である体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動し、前記脚リンク部は、前記利用者による装着状態において常に屈折しており、前記脚リンク部は、前記利用者による装着状態において当該利用者の大腿、膝関節および下腿に対して非拘束状態に設けられており、前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部は、前記体装着部および前記膝関節部に連結された大腿リンク部と、前記床面接地部および前記膝関節部に連結された下腿リンク部と、を備えており、前記脚リンク部が、前記利用者による装着状態において、前記膝関節部において当該利用者の脚と同じ側にのみ屈折することを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記アクチュエータは、前記膝関節部を駆動する膝関節部アクチュエータを備え、前記脚リンク部および前記膝関節部アクチュエータは、前記利用者の脚に沿って設けられていることを特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記制御部は、前記利用者による装着状態において、前記脚リンク部の伸びきり状態の防止、および、前記脚リンク部の逆側への屈折の防止の少なくとも一方を行うように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部または前記アクチュエータに設けられたストッパをさらに備え、前記ストッパは、前記利用者による装着状態において、前記脚リンク部の伸びきり状態の防止、および、前記脚リンク部の逆側への屈折の防止の少なくとも一方を行うことを特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部の少なくとも一部は、前記利用者の脚の外側に設けられていることを特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部の少なくとも一部は、前記利用者の脚の内側に設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 of the present invention is provided so as to be able to be grounded on a body mounting portion to be mounted on a user's trunk and on the floor of the user. The ground surface contact portion, the body mounting portion and the floor surface ground portion are connected via a joint portion including a knee joint portion, and the knee joint portion is attached only to one side in the wearing state by the user. A leg link unit that bends, an actuator that drives the joint unit, a control unit that controls driving of the actuator, and a grounding detection unit that is provided in the floor grounding unit and detects the grounding of the user's foot. And the control unit is configured to drive the actuator in a state where the user supports the weight of the user with his / her foot. By generating a rotational force at , To the user through the body attachment part, drives the actuator so as to give a body weight support force is a force for supporting the part of the weight of the user, the leg link part, said The leg link portion is always refracted when worn by the user, and the leg link portion is provided in an unconstrained state with respect to the user's thigh, knee joint, and lower leg when worn by the user, When the means detects ground contact, the control unit drives the actuator so that the leg link unit provides the weight-loading assist force to the user.
In addition, the invention according to claim 2 is the body weight support device according to claim 1, wherein the leg link part includes a thigh link part connected to the body mounting part and the knee joint part, A lower leg link portion connected to the floor ground contact portion and the knee joint portion, and the leg link portion is the same as the leg of the user in the knee joint portion when worn by the user. It refracts only to the side.
In addition, the invention according to claim 3 is the body weight support apparatus according to claim 2, wherein the actuator includes a knee joint part actuator that drives the knee joint part, and the leg link part and the leg link part The knee joint actuator is provided along the leg of the user.
Further, the invention according to
Further, the invention according to
In addition, the invention according to
Further, the invention described in claim 7 is the body weight support device according to any one of claims 1 to 5, at least a portion of the leg link part, the legs of the user It is provided inside.
ここでいう「体重免荷アシスト力」とは、利用者の体重の一部を支持する力である。このようにすることで、利用者の脚にかかる体重による負担を低減させることができる。また、ここでいう「体重」とは、利用者の体重、衣服および持ち物の重量を足し合わせた重さであり、本発明の体重免荷アシスト装置を利用しなければ、利用者が自身の脚で支えなければならない重さである。
また、関節部は、体装着部と脚リンク部との連結部分、床面接地部と脚リンク部との連結部分、および、脚リンク部の中間部分の少なくとも一箇所に設けられていれば良く、体重免荷アシスト装置のバリエーションの一つとして利用者の脚の関節と同軸に設けられていても良い。
このようにすることで、利用者の脚の拘束を軽減しつつ、軽量で脚への負担を低減させることが可能な体重免荷アシスト装置を提供することができる。
また、このようにすることで、床面接地部の床面への接地を容易にすることができる。
また、脚リンク部および膝関節部アクチュエータが、利用者の脚に沿って設けられている場合には、人間の歩行動作と同調しやすく体重免荷アシスト力の伝達効率も良くなる。
なお、ここでいう「利用者の足の接地」とは、利用者の足に床反力が入力される状態をさす。すなわち、利用者の足が直接床面に接触する場合だけでなく、利用者がはいた靴などが床面に接触する場合も含んでいる。このようにすることで、必要なときのみに体重免荷アシスト力を生成することが可能となる。
Here, the “weight relief assist force” is a force that supports a part of the weight of the user. By doing in this way, the burden by the weight concerning a user's leg can be reduced. Further, the “body weight” here is a weight obtained by adding the weight of the user, the weight of clothes and personal belongings, and if the weight relief assist device of the present invention is not used, the user will have his / her own leg. The weight that must be supported by.
Further, the joint portion only needs to be provided at at least one of a connection portion between the body mounting portion and the leg link portion, a connection portion between the floor grounding portion and the leg link portion, and an intermediate portion of the leg link portion. As one of the variations of the weight relief assist device, it may be provided coaxially with the joint of the user's leg.
In this way, it is possible to provide a weight-relief assist device that is light in weight and can reduce the burden on the legs while reducing the restraint on the legs of the user.
Moreover, by doing in this way, grounding to the floor surface of a floor surface grounding part can be made easy.
Further, when the leg link part and the knee joint part actuator are provided along the leg of the user, it is easy to synchronize with the human walking motion, and the transmission efficiency of the body weight support force is improved.
Here, “the ground contact of the user's foot” refers to a state in which a floor reaction force is input to the user's foot. That is, this includes not only the case where the user's feet are in direct contact with the floor surface, but also the case where shoes worn by the user are in contact with the floor surface. By doing in this way, it becomes possible to generate | occur | produce weight relief assistance force only when it is required.
また、請求項8に記載の発明は、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記接地検出手段が接地を検出しない場合には、前記制御部は、前記アクチュエータの駆動を解除し、前記関節部を回動自在とすることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the body weight support apparatus according to any one of claims 1 to 7 , wherein the control is performed when the ground detection means does not detect the ground. The unit releases the drive of the actuator and makes the joint portion rotatable.
このようにすることで、利用者の遊脚の動作を妨げることが無くなる。 In this way, the user's movement of the swing leg is not hindered.
また、請求項9に記載の発明は、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記アクチュエータは、前記脚リンク部に設けられた股関節部を駆動する股関節部アクチュエータを備え、前記接地検出手段が接地を検出しない場合には、前記制御部は、前記股関節部アクチュエータを、前記利用者の大腿の振り出しをアシストするように駆動することを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the weight-load-assistance device according to any one of claims 1 to 7 , wherein the actuator includes a hip joint portion provided in the leg link portion. A hip joint actuator to be driven, and when the grounding detection means does not detect grounding, the control unit drives the hip joint actuator to assist in swinging out the user's thigh. To do.
このようにすることで、利用者の遊脚の動作をもアシストすることができる。 By doing in this way, operation of a user's swing leg can also be assisted.
また、請求項10に記載の発明は、請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、所定値の目標体重免荷アシスト力が設定されており、前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
Further, the invention according to
このようにすることで、利用者の姿勢が変化しても所定の体重免荷アシスト力を付与することが可能となる。 By doing in this way, even if a user's attitude | position changes, it becomes possible to provide predetermined weight relief assistance force.
また、請求項11に記載の発明は、請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記利用者の体重の所定割合である目標体重免荷アシスト力が設定されており、前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記利用者の体重の所定割合の前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
The invention as claimed in
このようにすることで、利用者の体重に応じたアクチュエータの制御が可能となる。 By doing so, it becomes possible to control the actuator in accordance with the weight of the user.
また、請求項12に記載の発明は、請求項10または請求項11に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備え、前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値が設定されており、前記制御部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記脚リンク部による前記体重免荷アシスト力が前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値の間に入るように、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
The invention according to claim 12 is the body weight support device according to
制御部は、荷重検出手段によって検出された荷重が目標体重免荷アシスト力の下限値よりも小さい場合には、この荷重が大きくなるようにアクチュエータを駆動する。また、制御部は、荷重検出手段によって検出された荷重が目標体重免荷アシスト力の上限値よりも大きい場合には、この荷重が小さくなるようにアクチュエータを駆動する。
このようにすることで、体重免荷アシスト力が大きくなりすぎたり、小さくなりすぎたりすることを防ぎ、適正範囲の体重免荷アシスト力を付与するようにアクチュエータの駆動を制御することが可能となる。
When the load detected by the load detection means is smaller than the lower limit value of the target body weight support force, the control unit drives the actuator so that the load becomes large. In addition, when the load detected by the load detecting unit is larger than the upper limit value of the target body weight assisting force, the control unit drives the actuator so that the load becomes smaller.
By doing so, it is possible to prevent the body weight assisting force from becoming too large or too small, and to control the drive of the actuator so as to give an appropriate range of body weight assisting force. Become.
また、請求項13に記載の発明は、請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備え、前記制御部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。 The invention according to claim 13 is the weight relief assist device according to any one of claims 1 to 11, wherein the use is applied to the leg link part via the body mounting part. It further comprises load detecting means for detecting a person's load, and the control unit drives the actuator based on the load detected by the load detecting means.
荷重検出手段が検出する荷重は、脚リンク部による体重免荷アシスト力に対応している。このようにすることで、現時点での体重免荷アシスト力を用いたフィードバック制御が可能となる。 The load detected by the load detection means corresponds to the body weight support force by the leg link portion. By doing in this way, the feedback control using the current weight relief assist force becomes possible.
また、請求項14に記載の発明は、請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部が前記体装着部に連結された部分と、前記体装着部における前記利用者の荷重がかけられる部分とは、ほぼ同一の垂直平面内に位置していることを特徴とする。 Further, the invention according to claim 14 is the body weight assist device according to any one of claims 1 to 13 , wherein the leg link part is connected to the body mounting part. The portion of the body mounting portion to which the user's load is applied is located in substantially the same vertical plane.
ここでいう「垂直平面」とは、床面に対して垂直な平面のことである。
このようにすることで、利用者にピッチ方向(Y軸まわり)の不要なモーメントが発生することを防止することができる。
Here, the “vertical plane” is a plane perpendicular to the floor surface.
By doing so, it is possible to prevent the user from generating an unnecessary moment in the pitch direction (around the Y axis).
また、請求項15に記載の発明は、請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部の挙動を検出する脚リンク部挙動検出手段をさらに備え、前記制御部は、前記脚リンク部挙動検出手段によって検出された挙動に基づいて前記アクチュエータを駆動することを特徴とする。
The invention according to
脚リンク部挙動検出手段の例として、アクチュエータの回転角度を検出するロータリーエンコーダが挙げられる。このようにすることで、脚リンク部の状態に応じてアクチュエータの駆動量を制御することができ、利用者の姿勢に悪影響を与えない体重免荷アシストが可能となる。 As an example of the leg link part behavior detecting means, there is a rotary encoder that detects the rotation angle of the actuator. By doing in this way, the driving amount of the actuator can be controlled according to the state of the leg link part, and the weight unloading assist that does not adversely affect the posture of the user is possible.
また、請求項16に記載の発明は、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置であって、前記脚リンク部の挙動を検出する脚リンク部挙動検出手段をさらに備え、前記制御部は、前記接地検出手段および前記脚リンク部挙動検出手段の検出値に基づいて、前記利用者の足の前記床面からの離間を予測し、前記利用者の足が前記床面から離間する前に前記脚リンク部による前記体重免荷アシスト力を低減させることを特徴とする。 The invention according to claim 16 is the body weight support apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the leg link part behavior detecting means detects the behavior of the leg link part. The control unit predicts the separation of the user's foot from the floor surface based on the detection values of the ground contact detection unit and the leg link unit behavior detection unit, and the user's foot wherein the reducing the body weight support force by the leg link part before away from the floor surface.
また、請求項17に記載の発明は、体重免荷アシストプログラムであって、利用者の体幹に装着される体装着部と、前記利用者の足に装着され、床面に接地可能に設けられた床面接地部と、前記体装着部と前記床面接地部とを膝関節部を含む関節部を介して連結する脚リンク部と、前記関節部を駆動するアクチュエータと、前記床面接地部に設けられ、前記利用者の足の接地を検出する接地検出手段と、を備え、前記利用者が自身の足で当該利用者の体重を支持している状態において、前記アクチュエータを駆動して前記膝関節部における回転力を発生させることにより、前記体装着部を介して前記利用者に、当該利用者の体重の一部を支持する力である体重免荷アシスト力を付与し、かつ、前記脚リンク部は、前記利用者による装着状態において当該利用者の大腿、膝関節および下腿に対して非拘束状態に設けられている体重免荷アシスト装置を制御するためにコンピュータを、前記体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動する出力指令部、および、前記接地検出手段の検出結果に基づいて前記利用者の足の接地を判定する接地判定部、として機能させ、前記出力指令部に、前記利用者による装着状態において前記脚リンク部が前記膝関節部において常に一方の側にのみ屈折するように前記アクチュエータを駆動させ、前記接地判定部が前記利用者の足が接地していると判定した場合には、前記出力指令部に、前記利用者に前記体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動させることを特徴とする。
また、請求項18に記載の発明は、請求項17に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記出力指令部に、前記利用者による装着状態において前記脚リンク部が伸びきり状態となるのを防止するように前記アクチュエータを駆動させることを特徴とする。
Further, the invention according to claim 17 is a weight relief assist program, which is provided on the floor so as to be grounded on the body mounting portion mounted on the user's trunk and on the user's foot. A floor contact portion, a leg link portion that connects the body mounting portion and the floor contact portion via a joint including a knee joint, an actuator that drives the joint, and the floor contact And a grounding detecting means for detecting grounding of the user's foot, and driving the actuator in a state where the user supports the weight of the user with his / her foot. By generating a rotational force at the knee joint, the body is provided with a body weight assisting force, which is a force for supporting a part of the user's weight, through the body mounting portion , and The leg link portion is in a wearing state by the user. There are thigh of the user, a computer to control a body weight support device with respect to the knee joint and the lower leg is provided in a non-constrained state, driving the actuator so as to give the body weight support force An output command unit , and a ground determination unit that determines the ground contact of the user's foot based on a detection result of the ground detection unit, and the output command unit causes the leg in the wearing state by the user. When the actuator is driven so that the link part is always refracted only to one side in the knee joint part, and the ground determination part determines that the user's foot is grounded, the output command part In addition, the actuator is driven so as to give the user the weight relief assist force .
The invention of claim 18 is a body weight support program according to claim 17, the output instruction unit, become a state endless elongation the leg link part in the mounted state by the user characterized in that makes driving the actuator to prevent.
また、請求項19に記載の発明は、請求項17または請求項18に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記接地判定部が前記利用者の足が接地していないと判定した場合には、前記出力指令部に、前記アクチュエータの駆動を解除させ、前記関節部を回動自在とすることを特徴とする。 The invention according to claim 19 is the weight unloading assist program according to claim 17 or 18 , wherein the ground determination unit determines that the user's foot is not in contact with the ground. is the output instruction unit, to release the driving of said actuator, characterized by freely rotating the joint.
また、請求項20に記載の発明は、請求項17から請求項19のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記体重免荷アシスト装置は、前記アクチュエータとして前記脚リンク部に設けられた股関節部を駆動する股関節部アクチュエータをさらに備えており、前記接地判定部が前記利用者の足が接地していないと判定した場合には、前記出力指令部に、前記股関節部アクチュエータを、前記利用者の大腿の振り出しをアシストするように駆動させることを特徴とする。 The invention according to claim 20 is the weight relief assist program according to any one of claims 17 to 19 , wherein the weight relief assist device is the leg link unit as the actuator. further comprises a crotch joint part actuator for driving a crotch joint part provided in, when said floor contact determination unit determines that the user's foot is not grounded, the output instruction unit, the joint part actuator Is driven to assist the user's thigh swinging.
また、請求項21に記載の発明は、請求項17から請求項20のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記接地判定部が前記利用者の足が接地していると判定した場合には、前記出力指令部に、前記脚リンク部が前記利用者に、目標アシスト力記憶部に記憶された所定値の目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動させることを特徴とする。 Further, the invention according to claim 21 is the weight relief assist program according to any one of claims 17 to 20 , wherein the ground determination unit is configured to ground the user's foot. The leg link unit drives the output command unit so that the user is given a predetermined target weight unloading assist force stored in the target assist force storage unit. It is characterized by making it.
また、請求項22に記載の発明は、請求項17から請求項20のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラムであって、さらに前記コンピュータを、体重記憶部に記憶された前記利用者の体重に基づいて前記利用者の体重の所定割合である目標体重免荷アシスト力を算出する目標アシスト力算出部、として機能させ、前記接地判定部が前記利用者の足が接地していると判定した場合には、前記出力指令部に、前記脚リンク部が前記利用者に前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動させることを特徴とする。 The invention according to claim 22 is the weight relief assist program according to any one of claims 17 to 20 , wherein the computer further stores the computer in a weight storage unit. A function of a target assist force calculating unit that calculates a target body weight assisting force that is a predetermined proportion of the user 's weight based on the weight of the user, and the grounding determination unit has the user's foot in contact with the ground when determining the said output instruction unit, said leg link part, characterized in that the make driving the actuator so as to give the target body weight support force to the user.
また、請求項23に記載の発明は、請求項21または請求項22に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記体重免荷アシスト装置は、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備えており、前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値が設定されており、前記出力指令部に、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記脚リンク部による前記体重免荷アシスト力が前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値の間に入るように、前記アクチュエータを駆動させることを特徴とする。 The invention according to claim 23 is the weight relief assist program according to claim 21 or claim 22 , wherein the weight relief assist device is attached to the leg link part via the body mounting part. Load detecting means for detecting the load of the user is further provided, and a lower limit value and an upper limit value of the target body weight support force are set , and the load command means detects the output command section. It was based on the load, so that the body weight support force by the leg link part falls between the lower and upper limit values of said target body weight support force, characterized in that makes driving the actuator.
また、請求項24に記載の発明は、請求項17から請求項22のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記体重免荷アシスト装置は、前記体装着部を介して前記脚リンク部にかかる前記利用者の荷重を検出する荷重検出手段をさらに備えており、前記出力指令部に、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記アクチュエータを駆動させることを特徴とする。 The invention according to claim 24 is the weight relief assist program according to any one of claims 17 to 22 , wherein the weight relief assist device is provided via the body mounting portion. wherein further comprising a load detecting means for detecting the load of the user according to the leg link part, wherein the output instruction unit, based on the detected load by the load detecting means, that make driving the actuator And
また、請求項25に記載の発明は、請求項17から請求項24のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記体重免荷アシスト装置は、前記脚リンク部の挙動を検出する脚リンク部挙動検出手段をさらに備えており、前記出力指令部に、前記脚リンク部挙動検出手段によって検出された挙動に基づいて前記アクチュエータを駆動させることを特徴とする。
また、請求項26に記載の発明は、請求項17または請求項18に記載の体重免荷アシストプログラムであって、前記体重免荷アシスト装置は、前記脚リンク部の挙動を検出する脚リンク部挙動検出手段をさらに備えており、前記出力指令部に、前記接地検出手段および前記脚リンク部挙動検出手段の検出値に基づいて、前記利用者の足の前記床面からの離間を予測させ、前記利用者の足が前記床面から離間する前に前記脚リンク部による前記体重免荷アシスト力を低減させることを特徴とする。
The invention according to
The invention according to claim 26 is the weight relief assist program according to claim 17 or claim 18 , wherein the weight relief assist device detects the behavior of the leg link part. further comprising a behavior detector means, the output instruction unit, based on a detection value of said ground detection means and the leg link part behavior detection means, to predict spaced from the floor of the user's foot, wherein the user's foot to reduce the body weight support force by the leg link part before away from the floor surface.
本発明によれば、利用者の脚の拘束を軽減しつつ、軽量で脚への負担を低減させることが可能な体重免荷アシスト装置および体重免荷アシストプログラムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the weight relief assist apparatus and weight relief assistance program which can reduce the burden on a leg lightweight while reducing the restraint of a user's leg can be provided.
本発明の原理は、利用者の歩行に応じて体重免荷アシスト装置の接地側が重力方向とは逆方向に所定の支持力を発生させ、その支持力を利用者と接した部分を介して利用者に付与することで、利用者自身の脚による体重支持量を軽減させる点にある。
本発明の体重免荷アシスト装置が発生した支持力は、例えば利用者の股、大腿、腰、脇の下、顎などに与えられる。
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。同様の部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。なお、位置、方向等に関する表現については、利用者の前後方向にX軸、左右方向にY軸、上下方向にZ軸をとり、利用者が起立姿勢をとった状態を基準として説明する。また、脚リンク部など、左右一対となるように設けられた部材において、左右の部材を区別する場合には符号の末尾にL(左),R(右)を付し、左右の部材を区別しない場合には、L,Rを付さずに説明する。
The principle of the present invention is that the grounding side of the body weight support device generates a predetermined supporting force in the direction opposite to the direction of gravity according to the user's walking, and uses the supporting force through a portion in contact with the user. It is in the point which reduces the amount of weight support by a user's own leg by giving to a person.
The support force generated by the weight-unloading assist device of the present invention is given to, for example, the user's crotch, thigh, waist, armpit, and chin.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. Similar parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Expressions relating to position, direction, etc. will be described with reference to a state in which the user takes a standing posture with the X axis in the front-rear direction, the Y axis in the left-right direction, and the Z axis in the up-down direction. In addition, when distinguishing between left and right members, such as leg link parts, the left and right members are distinguished by adding L (left) and R (right) at the end of the reference numerals. If not, explanation will be made without adding L and R.
まず、本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置の構造について説明する。図1ないし図4は、本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置の外観を示す図であり、図1は正面図、図2は背面図、図3および図4は側面図である。図5は、体装着部を示す図であり、(a)は正面図、(b)は背面図、(c)は側面図である。図6は、足装着部を示す図であり、(a)は背面図、(b)は側面図、(c)は平面図である。図1ないし図4には、利用者Pが体重免荷アシスト装置1Aを装着した状態が示されている。なお、説明の便宜上、これらの図面において各アクチュエータ、各センサ、制御部、バッテリなどを接続する配線は省略されている。
図1ないし図4に示すように、本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置1Aは、体装着部10、脚リンク部20(左脚リンク部20L、右脚リンク部20R)、足装着部30(左足装着部30L、右足装着部30R)およびバックパック40を備えている。
また、体重免荷アシスト装置1Aのアクチュエータは、股関節部アクチュエータ21a(21aL,21aR)および膝関節部アクチュエータ23a(23aL,23aR)を備えている。
First, the structure of the weight relief assistance apparatus which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 to FIG. 4 are views showing the appearance of a weight support device according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a front view, FIG. 2 is a rear view, and FIGS. 3 and 4 are side views . 5A and 5B are diagrams showing the body mounting portion, where FIG. 5A is a front view, FIG. 5B is a rear view, and FIG. 5C is a side view . 6A and 6B are views showing the foot mounting portion, where FIG. 6A is a rear view, FIG. 6B is a side view , and FIG. FIGS. 1 to 4 show a state where the user P wears the weight
As shown in FIGS. 1 to 4, the
Further, the actuator of the weight
(体装着部10)
図1ないし図4に示すように、体装着部10は、利用者Pの体幹に装着される部分である。図5に示すように、体装着部10は、腰ベルト部11、大腿ベルト部12(左大腿ベルト部12L、右大腿ベルト部12R)、アクチュエータ取付部13(左アクチュエータ取付部13L、右アクチュエータ取付部13R)、補強部材14(左補強部材14L、右補強部材14R)および弛み防止ベルト部15,16(左弛み防止ベルト部16L、右弛み防止ベルト部16R)を備えている。
(Body wearing part 10)
As shown in FIGS. 1 to 4, the
腰ベルト部11は、利用者Pの腰まわりに装着される帯状の布製部材であり、バックルBUによって係止位置を設定し、装着時の長さを調節することが可能である。
The
大腿ベルト部12(12L,12R)は、利用者Pの大腿まわりに装着される布製部材であり、その上端部が腰ベルト部11に固定されている。
The thigh belt portion 12 (12L, 12R) is a cloth member attached around the thigh of the user P, and an upper end portion thereof is fixed to the
アクチュエータ取付部13(13L,13R)は、後記する股関節部アクチュエータ21a(21aL,21aR)(図1参照)を取り付けるための樹脂製部材であり、腰ベルト部11の左右両端に一つずつ設けられている。
The actuator mounting portion 13 (13L, 13R) is a resin member for mounting a hip joint actuator 21a (21aL, 21aR) (see FIG. 1), which will be described later, and is provided at each of the left and right ends of the
補強部材14(14L,14R)は、大腿ベルト部12(12L,12R)とアクチュエータ取付部13(13L,13R)とを連結する樹脂製部材であり、アクチュエータ取付部13が股関節部アクチュエータ21a(21aL,21aR)のトルク反動でねじれないように補強している。 The reinforcing member 14 (14L, 14R) is a resin member that connects the thigh belt portion 12 (12L, 12R) and the actuator attachment portion 13 (13L, 13R). The actuator attachment portion 13 is a hip joint actuator 21a (21aL). , 21aR) to prevent twisting.
弛み防止ベルト部15は、利用者Pの前側において腰ベルト部11と大腿ベルト部12(12L,12R)とを連結する布製部材であり、大腿ベルト部12(12L,12R)の下方への弛みを防止している。
弛み防止ベルト部16(16L,16R)は、利用者Pの後側において腰ベルト部11と大腿ベルト部12(12L,12R)とを連結する布製部材であり、大腿ベルト部12(12L,12R)の下方への弛みを防止している。
なお、腰ベルト部11および大腿ベルト部12(12L,12R)は、樹脂製であっても良い。また、アクチュエータ取付部13(13L,13R)および補強部材14(14L,14R)は、金属製であっても良い。さらに、弛み防止ベルト部15,16(16L,16R)は、樹脂製または金属製であっても良い。
The slack
The slack prevention belt portion 16 (16L, 16R) is a cloth member that connects the
The
また、弛み防止ベルト部16(16L,16R)には、荷重センサ71a(71aL,71aR)が設けられている。
荷重センサ71a(71aL,71aR)は、体装着部10を介して脚リンク部20(20L,20R)にかかる利用者Pの荷重を検出するセンサであり、特許請求の範囲における「荷重検出手段」の一例である。体重免荷アシスト装置1Aが利用者Pの体重の一部を支持しているとき、腰ベルト部11が脚リンク部20(20L,20R)および足装着部30(30L,30R)によって支持される一方、大腿ベルト部12(12L,12R)には利用者Pの体重の一部がかかっているため、弛み防止ベルト部16(16L,16R)には、腰ベルト部11および大腿ベルト部12(12L,12R)によるZ軸方向の引張力が生じる。荷重センサ71a(71aL,71aR)は、この引張力を検出することによって、脚リンク部20にかかる利用者Pの荷重を検出する。
荷重センサ71a(71aL,71aR)としては、ロードセル、歪みゲージ、圧電素子などを利用したものが好適である。なお、本実施形態では、1軸(Z軸)検出用の荷重センサ71a(71aL,71aR)を用いたが、2軸以上検出可能な荷重センサを利用して、より高精度に脚リンク部20に預けられる利用者Pの荷重を検出するようにしても良い。また、荷重センサ71aを前側の弛み防止ベルト部15に取り付けても良く、荷重センサ71aを利用者Pの股下に取り付け、利用者Pによる押圧力を検出しても良い。
The slack prevention belt portion 16 (16L, 16R) is provided with a
The
As the
(脚リンク部20)
脚リンク部20(20L,20R)は、体装着部10と足装着部30(30L,30R)とを複数の関節部を介して連結しており、利用者Pの脚の外側部に沿うように設けられている。
脚リンク部20(左脚リンク部20L、右脚リンク部20R)は、股関節部21(左股関節部21L、右股関節部21R)、大腿リンク部22(左大腿リンク部22L、右大腿リンク部22R)、膝関節部23(左膝関節部23L、右膝関節部23R)、下腿リンク部24(左下腿リンク部24L、右下腿リンク部24R)および足首関節部25(左足首関節部25L、右足首関節部25R)を備えている。
(Leg link part 20)
The leg link unit 20 (20L, 20R) connects the
The leg link part 20 (left
股関節部21(21L,21R)は、利用者Pの股関節の外側に位置している。股関節部21(21L,21R)は、腰ベルト部11と大腿リンク22(22L,22R)とをY軸まわりに回動可能に連結する節である。
股関節部21(21L,21R)は、股関節部アクチュエータ21a(左股関節部アクチュエータ21aL、右股関節部アクチュエータ21aR)およびエンコーダ21b(左股関節部エンコーダ21bL、右股関節部エンコーダ21bR)を備えている。
The hip joint 21 (21L, 21R) is located outside the hip joint of the user P. The hip joint portion 21 (21L, 21R) is a node that connects the
The hip joint 21 (21L, 21R) includes a hip joint actuator 21a (left hip joint actuator 21aL, right hip joint actuator 21aR) and an encoder 21b (left hip joint encoder 21bL, right hip joint encoder 21bR).
股関節部アクチュエータ21a(21aL,21aR)は、電動モータおよび減速機を備えており、股関節部アクチュエータ21a(21aL,21aR)の基部は、腰ベルト部11の左右側部に固定されており、股関節部アクチュエータ21a(21aL,21aR)の出力軸は、大腿リンク部22(22L,22R)の上端に固定されている。この股関節部アクチュエータ21a(21aL,21aR)の出力軸がY軸まわりに回動することによって、大腿リンク部22(22L,22R)が腰ベルト部11に対して股関節部21(21L,21R)を軸としてY軸まわりに回動する。したがって、股関節部アクチュエータ21a(21aL,21aR)は、体装着部10および大腿リンク部22(22L,22R)間にトルクを発生させることができる。股関節部アクチュエータ21a(21aL,21aR)がトルクを発生していない状態では、股関節部21(21L,21R)は、その回転抵抗は非常に小さく回動自在な状態となり、装着者Pの脚の振り出しに支障を来たさないようになっている。なお、股関節部アクチュエータ21a(21aL,21aR)の取付関係は、前記したものに限定されない。
The hip joint actuator 21a (21aL, 21aR) includes an electric motor and a speed reducer. The base of the hip joint actuator 21a (21aL, 21aR) is fixed to the left and right sides of the
エンコーダ(ロータリーエンコーダ)21b(21bL,21bR)は、特許請求の範囲における「脚リンク部挙動検出手段」の一例であり、脚リンク部20(20L,20R)の挙動に関するデータとして、股関節アクチュエータ21a(21aL,21aR)の回転角度を検出する。検出された回転角度は、制御部50に出力される。
The encoder (rotary encoder) 21b (21bL, 21bR) is an example of the “leg link portion behavior detecting means” in the claims, and the hip joint actuator 21a (as the data relating to the behavior of the leg link portion 20 (20L, 20R)). 21aL, 21aR) is detected. The detected rotation angle is output to the
大腿リンク部22(22L,22R)は、利用者Pの大腿の外側部に沿って延びるリンクである。大腿リンク部22(22L,22R)の上端は、股関節部21(21L,21R)に連結されている。また、大腿リンク22(22L,22R)の下端は、膝関節部23(23L,23R)に連結されている。 The thigh link portion 22 (22L, 22R) is a link that extends along the outer portion of the user's P thigh. The upper end of the thigh link part 22 (22L, 22R) is connected to the hip joint part 21 (21L, 21R). Moreover, the lower end of the thigh link 22 (22L, 22R) is connected to the knee joint portion 23 (23L, 23R).
膝関節部23(23L,23R)は、利用者Pの膝関節の外側に位置している。膝関節部23(23L,23R)は、大腿リンク部22(22L,22R)と下腿リンク部(24L,24R)とをY軸まわりに回動可能に連結する節である。
膝関節部23は、膝関節部アクチュエータ23a(左膝関節部アクチュエータ23aL、右膝関節部アクチュエータ23aR)およびエンコーダ23b(左膝関節部エンコーダ23bL、右膝関節部エンコーダ23bR)を備えている。
The knee joint part 23 (23L, 23R) is located outside the knee joint of the user P. The knee joint parts 23 (23L, 23R) are nodes that connect the thigh link parts 22 (22L, 22R) and the crus link parts (24L, 24R) so as to be rotatable around the Y axis.
The knee joint portion 23 includes a knee joint portion actuator 23a (left knee joint portion actuator 23aL, right knee joint portion actuator 23aR) and an encoder 23b (left knee joint portion encoder 23bL, right knee joint portion encoder 23bR).
膝関節部アクチュエータ23a(23aL,23aR)は、電動モータおよび減速機を備えており、膝関節部アクチュエータ23a(23aL,23aR)の基部は、大腿リンク部22(22L,22R)の下端に固定されており、膝関節部アクチュエータ23a(23aL,23aR)の出力軸は、下腿リンク部24(24L,24R)の上端に固定されている。この膝関節部アクチュエータ23a(23aL,23aR)の出力軸がY軸まわりに回動することによって、下腿リンク部24(24L,24R)が大腿リンク部(22L,22R)に対して膝関節部23(23L,23R)を軸としてY軸まわりに回動する。したがって、膝関節部アクチュエータ23a(23aL,23aR)は、大腿リンク部22(22L,22R)および下腿リンク部24(24L,24R)間にトルクを発生させることができる。膝関節部アクチュエータ23a(23aL,23aR)がトルクを発生していない状態では、膝関節部23(23L,23R)は、その回転抵抗は非常に小さく回動自在な状態となり、装着者Pの脚の振り出しに支障を来たさないようになっている。なお、膝関節部アクチュエータ23a(23aL,23aR)の取付関係は、前記したものに限定されない。 The knee joint actuator 23a (23aL, 23aR) includes an electric motor and a speed reducer, and the base of the knee joint actuator 23a (23aL, 23aR) is fixed to the lower end of the thigh link portion 22 (22L, 22R). The output shaft of the knee joint actuator 23a (23aL, 23aR) is fixed to the upper end of the crus link part 24 (24L, 24R). When the output shaft of the knee joint actuator 23a (23aL, 23aR) rotates around the Y axis, the crus link part 24 (24L, 24R) has the knee joint part 23 with respect to the thigh link part (22L, 22R). It rotates around the Y axis with (23L, 23R) as an axis. Accordingly, the knee joint actuator 23a (23aL, 23aR) can generate torque between the thigh link part 22 (22L, 22R) and the crus link part 24 (24L, 24R). In a state where the knee joint actuator 23a (23aL, 23aR) does not generate torque, the knee joint portion 23 (23L, 23R) has a very small rotational resistance and can be rotated. It is designed not to interfere with the withdrawal. The attachment relationship of the knee joint actuator 23a (23aL, 23aR) is not limited to the above.
エンコーダ(ロータリーエンコーダ)23b(23bL,23bR)は、特許請求の範囲における「脚リンク部挙動検出手段」の一例であり、脚リンク部20(20L,20R)の挙動に関するデータとして、膝関節部アクチュエータ23a(23aL,23aR)の回転角度を検出する。検出された回転角度は、制御部50に出力される。
The encoder (rotary encoder) 23b (23bL, 23bR) is an example of the “leg link part behavior detecting means” in the claims, and the knee joint part actuator is used as data regarding the behavior of the leg link part 20 (20L, 20R). The rotation angle of 23a (23aL, 23aR) is detected. The detected rotation angle is output to the
下腿リンク部24(24L,24R)は、利用者Pの下腿の外側部に沿って延びるリンクである。下腿リンク部24(24L,24R)の上端は、膝関節部23(23L,23R)に連結されている。また、下腿リンク部24(24L,24R)の下端は、足首関節部25(25L,25R)に連結されている。 The lower leg link part 24 (24L, 24R) is a link extending along the outer side of the lower leg of the user P. The upper ends of the crus link part 24 (24L, 24R) are connected to the knee joint part 23 (23L, 23R). Moreover, the lower end of the crus link part 24 (24L, 24R) is connected with the ankle joint part 25 (25L, 25R).
足首関節部25(25L,25R)は、下腿リンク部24(24L,24R)と足装着部30(30L,30R)とをY軸まわりに回動可能に連結する節である。この足首関節部25は、利用者Pの歩行動作を阻害しないように、利用者Pの足首関節の動作に追従して動く。
The ankle joint portions 25 (25L, 25R) are nodes that connect the crus link portions 24 (24L, 24R) and the foot attachment portions 30 (30L, 30R) so as to be rotatable about the Y axis. The ankle
(足装着部30)
図1ないし図4に示すように、足装着部30(30L,30R)は、利用者Pの足(肢端)に装着される部分である。図6に示すように、足装着部30は、靴部31、補強プレート32および支持部材33を備えている。なお、図6には、利用者Pの右足に装着される右足装着部30Rが描かれている。
なお、この足装着部30が、特許請求の範囲における「床面接地部」の一例である。
(Foot mounting part 30)
As shown in FIGS. 1 to 4, the foot mounting portion 30 (30L, 30R) is a portion to be mounted on the foot (limb end) of the user P. As shown in FIG. 6, the
The
靴部31は、利用者Pの足に、床面に接地可能に装着される靴である。
The
補強プレート32は、利用者Pの足の外側部に沿って設けられた樹脂製部材であり、靴部31が受ける床反力を脚リンク部20に伝達可能な構造となっている。
The reinforcing
支持部材33は、補強プレート32と協働して足首関節部25を支持する樹脂製部材である。
なお、補強プレート32および支持部材33は、金属製であっても良い。
The
The reinforcing
本実施形態において、脚リンク部20および足装着部30は、体装着部10を介して伝達された利用者Pの体重の一部を支持可能な構造を有している。
In the present embodiment, the leg link unit 20 and the
また、靴部31の底部には、接地センサ31a(左足接地センサ31aL,右足接地センサ31aR)が設けられている。接地センサ31a(31aL,31aR)は、接地している間オン信号を制御部50(図7参照)に出力する。
接地センサ31a(31aL,31aR)は、足装着部30(30L,30R)が接地しているか否かを検出するためのものであり、本実施形態では、足装着部30(30L,30R)の足底部31(31L,31R)に設けられている。この接地センサ31a(31aL,31aR)が、特許請求の範囲における「接地検出手段」の一例である。
また、「床面」は、建物の床に限定されず、地面など、体重免荷アシスト装置1Aを装着した利用者Pが移動(歩行)する際に、足装着部30が接地する面であれば良い。
接地センサ31a(31aL,31aR)としては、導電性ゴムスイッチ、圧電素子、歪みゲージなどを利用したものが好適である。本実施形態では、1軸検出用の接地センサ31a(31aL,31aR)を用いたが、2軸以上検出可能な接地センサを利用しても良い。
また、本実施形態では、接地センサ31a(31aL,31aR)を靴部31の底部の中央部分に設ける構成としたが、踵部分に設ける構成であっても良い。また、一方の靴部31に複数の接地センサ31aを設ける構成であっても良い。
Further, a
The
In addition, the “floor surface” is not limited to the floor of the building, and may be a surface on which the
As the
In the present embodiment, the
本実施形態において、大腿リンク部22および下腿リンク部24はアルミ製部材としたが、カーボンなど、軽量かつ十分な強度を有する他の材料から形成されていても良い。
すなわち、これら体装着部10、脚リンク部20(20L,20R)および足装着部30(30L,30R)は、左右いずれかの脚リンク部20および足装着部30によって利用者Pに体重免荷アシスト力を付与可能な強度を有していれば良く、その材料は適宜選択可能である。
In the present embodiment, the thigh link portion 22 and the crus link portion 24 are made of aluminum, but may be formed of other materials having a light weight and sufficient strength such as carbon.
That is, the
バックパック40は、利用者Pが背負うものであり、制御部50(図7参照)、入出力インターフェース60(図7参照)およびバッテリ(図示せず)を備えている。制御部50については、後に詳細に説明する。
入出力インターフェース60は、制御部50に外部のコンピュータなどを接続するためのものである。例えば、外部のコンピュータからは、制御部50に利用者Pの体重などの個人データが制御部50に与えられる。
バッテリは、荷重センサ71a(71aL,71aR)、股関節部アクチュエータ21a(21aL,21aR)、膝関節部アクチュエータ23a(23aL,23aR)、エンコーダ21b(21bL,21bR),23b(23bL,23bR)、接地センサ31a(31aL,31aR)および制御部50に電力を供給する。バッテリによる電力供給は、制御部50によって制御される。
The
The input /
The battery includes a
なお、バックパック40および入出力インターフェース60は、本発明の必須構成要件ではない。すなわち、制御部50、入出力インターフェース60およびバッテリの利用者Pへの装着態様は、前記したバックパック40によるものに限定されず、体装着部10に直接取り付ける態様などであっても良い。
The
続いて、制御部50について詳細に説明する。図7は、本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置の機能を示すブロック図である。
Next, the
図7に示すように、制御部50は、体重記憶部51、目標アシスト力算出部52、初期トルク値算出部53、比較部54、アクチュエータ状態検出部55、接地足判定部56および出力指令部57を備えている。
As shown in FIG. 7, the
体重記憶部51は、利用者Pの体重(体重データ)を取得し、記憶(一時記憶)する。体重は、利用者Pが直接制御部50に入力しても良いし、利用者Pを認識した制御部50が予め記憶しておいた利用者Pの体重を体重記憶部51から読み出してきても良い。また、外部のコンピュータから、入出力インターフェース60を介して体重記憶部51に入力されるように構成しても良い。また、体重記憶部51が、体重として、利用者Pの体重のみの値を記憶する構成であっても良い。
The
目標アシスト力算出部52は、体重記憶部51に記憶された体重データを読み出し、この体重データに基づいて目標体重免荷アシスト力を算出する。
この「目標体重免荷アシスト力」は、体重免荷アシスト装置1Aによって利用者Pに付与される力(水平床面起立状態でZ軸正方向)の目標値であり、利用者Pの体重の所定割合(例えば、体重の30%)が設定される。本実施形態では、目標体重免荷アシスト力Faと共に、最小体重免荷アシスト力Fa1と、最大体重免荷アシスト力Fa2と、が算出される。ここでいう最小体重免荷アシスト力Fa1が、特許請求の範囲における「目標体重免荷アシスト力の下限値」に相当し、最大体重免荷アシスト力Fa2が、特許請求の範囲における「目標体重免荷アシスト力の上限値」に相当する。
例えば、目標体重免荷アシスト力Faとして、体重の30%を支持する力を設定した場合、最小体重免荷アシスト力Fa1として体重の28%の値が算出され、最大体重免荷アシスト力Fa2として体重の32%の値が算出される。これらアシスト力Fa,Fa1,Fa2は、利用者Pに付与したい体重免荷アシスト力、制御部50の演算能力、各アクチュエータ21a,23aの特性、各センサ11a,31aの特性などに応じて適宜設定される。
これら目標体重免荷アシスト力Fa、最小体重免荷アシスト力Fa1および最大体重免荷アシスト力Fa2の割合設定は適宜変更可能であり、例えば、外部のコンピュータから、入出力インターフェース60を介して任意の値を設定可能である。
The target assist
This “target weight relief assist force” is a target value of the force applied to the user P by the weight
For example, when a force that supports 30% of the body weight is set as the target body weight unloading assist force Fa, a value of 28% of the body weight is calculated as the minimum body weight unloading assist force Fa1, and the maximum body weight unloading assist force Fa2 is calculated. A value of 32% of the body weight is calculated. These assist forces Fa, Fa1, and Fa2 are set as appropriate according to the weight-bearing assist force to be applied to the user P, the computing ability of the
The ratio settings of the target body weight relief assist force Fa, the minimum body weight relief assist force Fa1, and the maximum body weight relief assist force Fa2 can be appropriately changed. For example, any desired setting can be made from an external computer via the input /
初期トルク値算出部53は、目標体重免荷アシスト力Faに基づいて、左股関節部アクチュエータ21aL、右股関節部アクチュエータ21aR、左膝関節部アクチュエータ23aLおよび右膝関節部アクチュエータ23aRに付与されるべき初期トルク値を算出する。
この初期トルク値は、(1)両足接地、(2)左足接地(右足遊脚)、(3)右足接地(左足遊脚)の3つの場合ごとに算出される。
すなわち、(1)両足接地の場合として、左股関節部アクチュエータ21aL、右股関節部アクチュエータ21aR、左膝関節部アクチュエータ23aLおよび右膝関節部アクチュエータ23aRに付与される初期トルク値が算出される。
また、(2)左足接地の場合として、左股関節部アクチュエータ21aLおよび左膝関節部アクチュエータ23aLに付与される初期トルク値が算出される。このとき、右股関節部アクチュエータ21aRおよび右膝関節部アクチュエータ23aRに付与される初期トルク値は「0」である。
また、(3)右足接地の場合として、左股関節部アクチュエータ21aL、右股関節部アクチュエータ21aR、左膝関節部アクチュエータ23aLおよび右膝関節部アクチュエータ23aRに付与される初期トルク値が算出される。このとき、左股関節部アクチュエータ21aLおよび左膝関節部アクチュエータ23aLに付与される初期トルク値は「0」である。
The initial torque
This initial torque value is calculated for each of three cases: (1) both feet ground contact, (2) left foot ground contact (right foot swing leg), and (3) right foot ground contact (left foot swing leg).
That is, (1) In the case of both-foot contact, the initial torque value applied to the left hip joint actuator 21aL, the right hip joint actuator 21aR, the left knee joint actuator 23aL, and the right knee joint actuator 23aR is calculated.
(2) In the case of left foot contact, the initial torque value applied to the left hip joint actuator 21aL and the left knee joint actuator 23aL is calculated. At this time, the initial torque value applied to the right hip joint actuator 21aR and the right knee joint actuator 23aR is “0”.
Further, (3) as the case of the right foot contact, the initial torque value applied to the left hip joint actuator 21aL, the right hip joint actuator 21aR, the left knee joint actuator 23aL and the right knee joint actuator 23aR is calculated. At this time, the initial torque value applied to the left hip joint actuator 21aL and the left knee joint actuator 23aL is “0”.
この初期トルク値は、体重免荷アシスト装置1Aの初動応答性を向上させるためのものであり、体重免荷アシスト装置1Aが初期状態からスムーズかつ早期に目標アシスト力Faを発揮できるような状態へ移行できるような値とすることが好ましい。初期状態の各アクチュエータに初期トルク値に応じたトルクを発生させることで、利用者Pが急に体重免荷アシスト装置1Aに体重を預けた場合などであっても体重免荷アシスト装置1Aは利用者Pの転倒やバランスの崩れを確実に防ぎ、利用者Pの起立状態を安定的に確立させることができる。ここでいう初期状態としては、体重免荷アシスト装置1Aを起動したときや、体重免荷アシスト装置1Aの接地状態が変化したとき(両足接地→片足接地、片足接地→両足接地)が挙げられる。
また、初期トルク値の付与は、体重免荷アシスト装置1Aの故障の防止にも貢献する。
なお、アシスト力Fa,Fa1,Fa2およびアクチュエータ21a,23aの回転角度に応じてアクチュエータ21a,23aが出力すべきトルク値も変わるので、初期トルク値は、各アクチュエータの現回転角度をも利用して設定される構成であっても良い。
This initial torque value is for improving the initial response of the body
Moreover, the provision of the initial torque value also contributes to the prevention of the failure of the weight
Since the torque values to be output by the actuators 21a and 23a vary depending on the assist forces Fa, Fa1, Fa2 and the rotation angles of the actuators 21a, 23a, the initial torque value also uses the current rotation angle of each actuator. The configuration may be set.
比較部54は、荷重センサ71aの検出荷重に基づく現時点での体重免荷アシスト力Fb(以下、単に「荷重Fb」と記載する。)と、目標アシスト力算出部52の算出結果と、を比較する。比較部54は、荷重センサ71aによる実際の検出値と、その検出値における脚リンク部20による体重免荷アシスト力との関係を予め記憶している。したがって、比較部54は、荷重センサ71の検出結果に基づいて、実際に作用している体重免荷アシスト力を得ることができる。
比較結果としては、(11)Fb<Fa1、(12)Fa1≦Fb≦Fa2、(13)Fb>Fa2の3つがある。
比較結果は、出力指令部57に出力される。
The
There are three comparison results: (11) Fb <Fa1, (12) Fa1 ≦ Fb ≦ Fa2, and (13) Fb> Fa2.
The comparison result is output to the
アクチュエータ状態検出部55は、左股関節部エンコーダ21bL、右股関節部エンコーダ21bR、左膝関節部エンコーダ23bLおよび右膝関節部エンコーダ23bRからの出力に基づいて、各関節部の状態を検出する。検出結果は、出力指令部57に出力される。
The
接地足判定部56は、左接地センサ31aLおよび右接地センサ31aRの出力に基づいて、接地足が、(1)両足接地、(2)左足接地、(3)右足接地のいずれの状態であるかを判定する。
すなわち、接地足判定部56は、左接地センサ31aLおよび右接地センサ31aRの両方からの出力がある場合には、(1)両足接地の状態であると判定する。
また、接地足判定部56は、左接地センサ31aLからのみの出力がある場合には、(2)左足接地(右足遊脚)の状態であると判定する。
また、接地足判定部56は、右接地センサ31aRからのみの出力がある場合には、(3)右足接地(左足遊脚)の状態であると判定する。
判定結果は、出力指令部57に出力される。
Based on the outputs of the left ground sensor 31aL and the right ground sensor 31aR, the ground
That is, when there is an output from both the left ground sensor 31aL and the right ground sensor 31aR, the ground
Further, when there is an output only from the left ground sensor 31aL, the ground
Further, when there is an output only from the right ground sensor 31aR, the ground
The determination result is output to the
出力指令部57は、初期トルク値算出部53の算出結果と、比較部54の比較結果と、アクチュエータ状態検出部55の検出結果と、接地足判定部56の判定結果と、に基づいて、各アクチュエータ21aL,21aR,23aL,23aRの出力を決定し、指令する。
Based on the calculation result of the initial torque
この出力指令部57は、アクチュエータ状態検出部55の検出結果およびこれらの変化量に基づいて、脚リンク部20(20L、20R)の挙動を予測し、この予測結果に基づいて、各アクチュエータ21aL,21aR,23aL,23aRの出力を決定する。
例えば、後記する図13(a)において、角θ1Rが十分に大きくなって所定値(例えば、前回右足が床面から離間した時点での角度に設定)に近づいた場合には、もうすぐ右足が床面から離間することが予測される。すなわち、制御部50は、接地センサ31aの出力とエンコーダ21bの出力とに基づいて、前回、足が床面から離間した時点での角θ1(床面離間角度:股関節部アクチュエータ21aの回転角度に相当)を取得し、記憶している。そして、制御部50は、この床面離間角度θ1を利用して、利用者Pの脚の挙動を予測している。
このときには、体重免荷アシスト力の比重を左脚リンク部20L側に移していくことで、右足が遊脚となって左側のシステム(体装着部10、左脚リンク部20Lおよび左足装着部30L)のみで支持しなければならない状態に備えることができ(アクチュエータのトルク出力変動のスムーズな移動)、より安定した体重免荷アシストが実現する。
The
For example, in FIG. 13A described later, when the angle θ1R is sufficiently large and approaches a predetermined value (for example, set to the angle at the time when the right foot is separated from the floor last time), the right foot is almost immediately Expected to be away from the surface. That is, based on the output of the
At this time, by shifting the specific gravity of the body weight load assist force to the left
(トルク発生方向)
続いて、股関節部アクチュエータ21a(21aL,21aR)および膝関節部アクチュエータ23a(23aL,23aR)によるトルク発生方向について説明する。図8は、股関節部アクチュエータおよび膝関節部アクチュエータによるトルク発生方向を説明するための図であり、(a)は十分なトルクが発生している状態を示す模式図、(b)はトルクが不十分であり、利用者が腰砕けのような状態になりつつある状態を示す模式図である。なお、以下の図面において、図中の「ON」はその足装着部30(30L,30R)が接地していることを示し、「OFF」は足装着部30(30L,30R)が接地していないことを示す。
(Torque generation direction)
Next, the torque generation direction by the hip joint actuator 21a (21aL, 21aR) and the knee joint actuator 23a (23aL, 23aR) will be described. 8A and 8B are diagrams for explaining the direction of torque generation by the hip joint actuator and the knee joint actuator. FIG. 8A is a schematic diagram showing a state where sufficient torque is generated, and FIG. It is a schematic diagram showing a state that is sufficient and the user is in a state of being shattered. In the following drawings, “ON” in the figure indicates that the foot mounting portion 30 (30L, 30R) is grounded, and “OFF” indicates that the foot mounting portion 30 (30L, 30R) is grounded. Indicates no.
図8において、直線L1は、腰ベルト部11に沿った水平線である。直線L2は、大腿リンク部22(22L,22R)の長手方向に延びる直線である。角θ1(θ1L,θ1R)は、直線L1と大腿リンク部22とがなす角であり、角θ2(θ2L,θ2R)は、直線L2と下腿リンク部24(24L,24R)とがなす角である。
図8(a)に示すように、体重免荷アシスト装置1Aが十分な体重免荷アシスト力を発揮した場合には、利用者Pは全体重を自身の脚で支えなくても起立状態を維持することができる。
しかし、図8(b)に示すように、利用者Pの脚力が不十分であり、かつ、体重免荷アシスト装置1Aが十分な体重免荷アシスト力を発揮しない場合には、体重免荷アシスト装置1Aは、角θ1(θ1L,θ1R)が小さくなるように、そして、角θ2(θ2L,θ2R)が大きくなるように、姿勢を変えてしまう。
すなわち、体重免荷アシスト装置1Aが体重免荷アシスト力を発揮するためには、股関節部アクチュエータ21a(21aL,21aR)が角θ1(θ1L,θ1R)を大きくする方向に、そして、膝関節部アクチュエータ23a(23aL,23aR)が角θ2(θ2L,θ2R)を小さくする方向に、それぞれトルクを発生させれば良い。
なお、各関節部21,23の可動範囲が、少なくとも一般的な人間の関節の可動範囲を超えないように、それぞれのアクチュエータ21a,23aが制御される。このため、安全性がより向上している。また、大腿リンク部22、膝関節部23(膝関節部アクチュエータ23a)および下腿リンク部24は、利用者Pが起立姿勢であっても大腿リンク部22および下腿リンク部24が一直線とならないよう(伸びきらないよう)、膝関節部23が常に屈折した状態となるように長さが調整されている(特異点回避。図3および図4参照)。すなわち、大腿リンク部22および下腿リンク部24が一直線となったり(特異点状態)、これらが逆側に屈折したりすることを確実に防ぐ構造となっている。これによって利用者Pの装着部(体装着部10、足装着部30)への衝撃が緩和され、かつ、アクチュエータ21a,23aによる体重免荷量の制御性が向上する。なお、これらアクチュエータ21a,23aの可動範囲を確実に制限するために、各アクチュエータ21a,23aや各リンク部22,24に機械的なストッパを設けても良い。
In FIG. 8, a straight line L <b> 1 is a horizontal line along the
As shown in FIG. 8 (a), when the body weight assist
However, as shown in FIG. 8 (b), when the user P has insufficient leg strength and the body weight assist
That is, in order for the weight
The actuators 21a and 23a are controlled so that the movable range of each joint portion 21 and 23 does not exceed at least the general movable range of a human joint. For this reason, safety is further improved. Further, the thigh link part 22, the knee joint part 23 (the knee joint part actuator 23a), and the crus link part 24 do not allow the thigh link part 22 and the crus link part 24 to be in a straight line even when the user P is in the standing posture ( The length is adjusted so that the knee joint portion 23 is always refracted (so as not to extend) (avoid singularities; see FIGS. 3 and 4). That is, the thigh link portion 22 and the crus link portion 24 are in a straight line (singular point state) and are reliably prevented from being refracted to the opposite side. As a result, the impact of the user P on the mounting part (
(発生トルクと体重免荷アシスト力との関係)
続いて、各アクチュエータの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係について説明する。
図9および図10は、発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明するための図であり、図9は膝関節部アクチュエータの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明する図、図10は股関節部アクチュエータの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係を説明する図である。
まず、図9を参照し、右膝関節部アクチュエータ23aRの発生トルクと体重免荷アシスト力との関係について説明する。ここで、右股関節部アクチュエータ21aRは回動不能に固定されているものとする。
右足装着部30Rが接地し、右膝関節部アクチュエータ23aRが角θ2Rを小さくする方向にトルクを発生させると、右股関節部アクチュエータ21aRには右膝関節部アクチュエータ23aRを中心とした円の接線方向に回転力が与えられる。この回転力の抗重力方向(Z軸方向)成分が、右膝関節部アクチュエータ23aRによる体重免荷アシスト力Fa1Rである。
(Relationship between generated torque and weight-bearing assist force)
Next, the relationship between the generated torque of each actuator and the weight-free load assist force will be described.
9 and 10 are diagrams for explaining the relationship between the generated torque and the weight unloading assist force, and FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between the generated torque of the knee joint actuator and the weight unloading assist force. FIG. 10 is a diagram for explaining the relationship between the torque generated by the hip joint actuator and the body weight support force.
First, with reference to FIG. 9, the relationship between the torque generated by the right knee joint actuator 23aR and the body weight support force will be described. Here, it is assumed that the right hip joint actuator 21aR is fixed so as not to rotate.
When the right
続いて、図10を参照し、右股関節部アクチュエータ21aRの発生トルクとアシスト力との関係について説明する。ここで、膝関節部アクチュエータ23aRは回動不能に固定されているものとする。
右足装着部30Rが接地し、右股関節部アクチュエータ21aRが角θ1Rを大きくする方向にトルクを発生させると、体装着部10には右股関節部アクチュエータ21aRを中心とする円の接線方向に回転力が与えられる。この回転力の抗重力方向(Z軸方向)成分が、右股関節部アクチュエータ21aRによる体重免荷アシスト力Fa2Rである。
Next, the relationship between the generated torque of the right hip joint actuator 21aR and the assist force will be described with reference to FIG. Here, it is assumed that the knee joint actuator 23aR is fixed so as not to rotate.
When the right
なお、図示しないが、左膝関節部アクチュエータ23aLによる体重免荷アシスト力Fa1Lと、左股関節部アクチュエータ21aLによる体重免荷アシスト力Fa2Lも適宜発生しており、体重免荷アシスト装置1Aによる体重免荷アシスト力(全体アシスト力)Faは、以下の式で示される。
(1)両足接地
Fa=Fa1R+Fa2R+Fa1L+Fa2L
(2)左足接地
Fa=Fa1L+Fa2L
(3)右足接地
Fa=Fa1R+Fa2R
In addition, although not shown in figure, the body weight unloading assist force Fa1L by the left knee joint actuator 23aL and the body weight unloading assist force Fa2L by the left hip joint actuator 21aL are also appropriately generated. The assist force (overall assist force) Fa is expressed by the following equation.
(1) Both feet grounding Fa = Fa1R + Fa2R + Fa1L + Fa2L
(2) Left foot contact Fa = Fa1L + Fa2L
(3) Right foot grounding Fa = Fa1R + Fa2R
(足装着部の荷重)
続いて、足装着部30(30L,30R)にかかる荷重について説明する。図11は、歩行時に足装着部にかかる圧力を計測した結果を示すグラフである。この図によって、歩行時の圧力の推移と体重免荷アシスト装置1Aの効果とが説明される。
体重免荷アシスト装置1Aの足装着部30(30L,30R)の裏側の2箇所(踵部分、中趾節関節部分(MP))に圧力センサを取り付けた状態で、利用者Pが体重免荷アシスト装置1Aを装着し、歩行を行った。圧力センサの出力は電圧で示されている。利用者Pが歩行を行うと、左足装着部30Lおよび右足装着部30Rに交互に踵から足先に荷重が推移している様子が分かる。体重免荷アシスト装置1Aは、体重免荷アシスト力Faを利用者Pに与えることによって、利用者Pの足にかかる最大荷重を低減(Fc→Fc’)させ、歩行を容易にする。
(Load on foot mounting part)
Then, the load concerning the leg mounting part 30 (30L, 30R) is demonstrated. FIG. 11 is a graph showing the results of measuring the pressure applied to the foot mounting portion during walking. This figure explains the transition of pressure during walking and the effect of the weight support assist
In the state where the pressure sensor is attached to two places (the heel portion and the middle phalanx joint portion (MP)) on the back side of the foot mounting portion 30 (30L, 30R) of the body
(体重免荷アシスト装置の動作例)
続いて、体重免荷アシスト装置1Aの動作例について説明する。図12は、本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置1Aの動作例を示すフローチャートである。
(Example of operation of the weight relief assist device)
Next, an example of the operation of the
まず、利用者Pが体重免荷アシスト装置1Aを装着した状態で、利用者Pの体重が入力される。入力された体重は、体重記憶部51に記憶される(ステップS1)。
First, the weight of the user P is input while the user P is wearing the weight
続いて、目標アシスト力算出部52が、体重記憶部51に記憶された利用者Pの体重に基づいて、目標体重免荷アシスト力Fa(Fa1,Fa2)を算出する(ステップS2)。
Subsequently, the target assist
続いて、初期トルク値算出部53が、目標体重免荷アシスト力Faに基づいて、初期トルク値を算出する(ステップS3)。
Subsequently, the initial torque
続いて、接地足判定部56が、接地センサからの出力に基づいて、接地足の特定を行う(ステップS4)。
Subsequently, the grounding
接地足が左足のみであると判定された場合には、出力指令部57は、左股関節部アクチュエータ21aLおよび左膝関節部アクチュエータ23aLを、初期トルク値に応じたトルクを生じるように駆動する(ステップS5a)。
接地足が両足であると判定された場合には、出力指令部57は、左股関節部アクチュエータ21aL、右股関節部アクチュエータ21aR、左膝関節部アクチュエータ23aLおよび右膝関節部アクチュエータ23aRを、初期トルク値に応じたトルクを生じるように駆動する(ステップS5b)。
接地足が右足のみであると判定された場合には、出力指令部57は、右股関節部アクチュエータ21aRおよび右膝関節部アクチュエータ23aRを、初期トルク値に応じたトルクを生じるように駆動する(ステップS5c)。
When it is determined that the grounded foot is only the left foot, the
When it is determined that the grounded foot is both feet, the
If it is determined that the ground foot is only the right foot, the
続いて、荷重センサ71aが荷重Fbを検出し(ステップS6)、比較部54が、検出された荷重と、算出された目標体重免荷アシスト力Fa(Fa1,Fa2)と、を比較する(ステップS7)。
Subsequently, the
荷重FbがFa1未満である場合には、出力指令部57は、接地足側のアクチュエータへの電流量を予め定められた所定量増加させ、発生トルクを所定量増加させる(ステップS8a)。
荷重FbがFa1以上Fa2以下である場合には、出力指令部57は、接地足側のアクチュエータのトルクを維持させる(ステップS8b)。
荷重FbがFa2を超えている場合には、出力指令部57は、接地足側のアクチュエータへの電流量を予め定められた所定量低減させ、発生トルクを所定量低減させる(ステップS8c)。
なお、電流の増加/低減のための所定量は、制御部50の演算能力、各アクチュエータ21a,23aの特性、各センサ71a,31aの特性などに応じて適宜設定される。
When the load Fb is less than Fa1, the
When the load Fb is equal to or greater than Fa1 and equal to or less than Fa2, the
If the load Fb exceeds Fa2, the
The predetermined amount for increasing / decreasing the current is appropriately set according to the calculation capability of the
続いて、制御部50にOFF信号が入力された場合には(ステップS9でYes)、足動作アシスト装置1Aは本処理を終了する。制御部50にOFF信号が入力されない場合には(ステップS9でNo)、接地足判定部56が接地足の変更があったか否かを判定する(ステップS10)。
Subsequently, when an OFF signal is input to the control unit 50 (Yes in step S9), the foot
接地足の変更があったと判定された場合(両足接地→片足接地、片足接地→両足接地)には(ステップS10でYes)、ステップS4に移行する。また、接地足の変更がなかったと判定された場合には(ステップS10でNo)、ステップS6に移行する。 If it is determined that the grounding foot has been changed (both foot grounding → one foot grounding, one foot grounding → both foot grounding) (Yes in step S10), the process proceeds to step S4. If it is determined that the grounding foot has not been changed (No in step S10), the process proceeds to step S6.
(脚リンク部の状態遷移およびトルク発生)
続いて、利用者Pの歩行に伴う体重免荷アシスト装置1Aの状態の遷移について、特に右脚リンク部20Rの状態の遷移に注目して説明する。図13および図14は、利用者の歩行時における右脚リンク部の角θ1Rおよび角θ2Rの遷移を説明するための図である。
なお、歩行態様は利用者Pごとに異なり、歩行時の膝の角度なども利用者ごとに異なる。図13および図14には、その一例が示されている。
(Leg link state transition and torque generation)
Subsequently, the transition of the state of the body
The walking mode differs for each user P, and the knee angle during walking also differs for each user. An example is shown in FIGS. 13 and 14.
利用者Pの右脚が最後部にあるとき(図13(a);状態1)、右大腿リンク部22Rと右下腿リンク部22Rとは一直線に近くなる。このとき、角θ1Rは最大となり(θ1R=θ1Rmax)、角θ2Rは最小(θ2R=θ2Rmin)となる。ここで、右足装着部30Rが接地しているので、右股関節部アクチュエータ21aRは角θ1Rを大きくする方向にトルクを発生させ、右膝関節部アクチュエータ23aRは角θ2Rを小さくする方向にトルクを発生させる。
When the right leg of the user P is at the rearmost part (FIG. 13A; state 1), the right
状態1から利用者Pが右脚を前方(X軸正方向)に振り出すと、右足(右足装着部30R)が床面から離隔する。ここで、右股関節部アクチュエータ21aRおよび右膝関節部アクチュエータ23aRの発生トルクは「0」となる。右足離隔後、角θ1Rは徐々に小さくなると共に、足装着部30Rは膝関節部23Rに遅れて追従するので、角θ2Rは暫くの間大きくなり、最大(θ2R=θ2Rmax)となった状態で膝関節部23Rが前に出され続ける(図13(b);状態2)。
When the user P swings the right leg forward (X-axis positive direction) from state 1, the right foot (right
状態2から利用者Pが右脚を振り出し続けると、角θ1Rが最小(θ1R=θ1Rmin)となる(図13(c);状態3)。その後、角θ1Rは徐々に大きくなるが、足装着部30Rは膝関節部23Rに遅れて前に出てくるため角θ2Rは徐々に小さくなり、右足装着部30Rが接地する(図13(d);状態4)。その後、左脚が前記した右脚と同様の動作を行っている間(図14(a);状態5、図14(b);状態6、図14(c);状態7(=状態1))、すなわち右足の接地時には、股関節部アクチュエータ21aRは角θ1Rを常に大きくする方向にトルクを発生させ、膝関節部アクチュエータ23aRは角θ2Rを常に小さくする方向にトルクを発生させる。
なお、遊脚時に、股関節部アクチュエータ21aが図13における反時計回りにトルクを発生させて、利用者Pの大腿に振り出し動作用のアシスト力を付与するように構成しても良い。
If the user P continues to swing out the right leg from the state 2, the angle θ1R becomes the minimum (θ1R = θ1Rmin) (FIG. 13C; state 3). Thereafter, the angle θ1R gradually increases, but since the
Note that the hip joint actuator 21a may generate torque in the counterclockwise direction in FIG. 13 to apply the assisting force for the swinging operation to the user's Thigh during the swing leg.
前記した体重免荷アシスト装置1Aによれば、以下の効果を得ることができる。
(1) 体重免荷アシスト装置1Aは、利用者Pの体重の一部を支持するので、利用者の体重支持に伴う脚への負担を低減させることができる。
(2) 体重免荷アシスト装置1Aは、自身にかかる荷重を検出し、この荷重に基づいて、利用者Pの体重の一定割合を支持するので、利用者の姿勢の変化などに対応した支持が可能である。
(3) 体重免荷アシスト装置1Aは、接地足側のみに体重免荷アシスト力を与えるので、歩行姿勢の変化に伴い好適な体重免荷アシスト力の付与が可能であると共に、遊脚の動作を妨げない。
(4) 体重免荷アシスト装置1Aは、杖(松葉杖、四点支持杖など)と異なり、利用者Pの手による操作が不要であるので、利用者Pは、歩行アシスト中であっても手を使うことができる。また、長時間の使用にともなう腕、上体の疲労のおそれがない。
(5) 体重免荷アシスト装置1Aは、利用者Pの脚に沿ったコンパクトな構成であるので、狭い通路、階段などを移動する場合であっても障害とならない。また、各アクチュエータ21a,23aおよび各リンク部22,24の構成は人間の下肢の機構に類似しており、これらが利用者Pの下肢(脚)に沿って配置されるため、直動アクチュエータを利用した構成や、利用者Pの下肢から離れた構成としたアシスト装置よりも、人間の歩行動作と同調しやすく体重免荷アシスト力の伝達効率も良い。
(6) 車輪を必要としないので、床面状況によらず使用可能である。
(7) 利用者の拘束部位が少なく、長時間の使用に向いている。すなわち、従来の歩行介助装置とは異なり、本発明の実施形態に係る体重免荷アシスト装置1Aは、膝、大腿などの拘束が不要なため、利用者Pの脚の拘束をほとんどなくすことができ、利用者Pが不快な拘束感や痛みを感じることがない。また、体重免荷アシスト装置1Aは、拘束部位が少なくて済むため、一層の軽量化が可能であり、様々な利用者に一つの型の体重免荷アシスト装置1Aを利用することができ、非常に汎用性の高いものとなっている。
(8) また、本実施形態に係る体重免荷アシスト装置1Aは、股関節部アクチュエータ21aの取付部分と利用者Pが体重を預ける部分(体装着部10の大腿部分および股間部分)とが略同一の垂直平面(図3および図4のY−Z平面)内に位置する点にも特徴を有する。このような構成とすることで、体重免荷アシスト時に利用者Pにピッチ方向(Y軸まわり)の不要なモーメントが発生することが防止されている。
According to the above-described weight
(1) Since the weight unloading
(2) The body
(3) Since the weight
(4) Unlike the cane (crutches, four-point support cane, etc.), the weight-
(5) Since the weight
(6) Since no wheels are required, it can be used regardless of floor conditions.
(7) There are few user restrained parts and it is suitable for long-time use. That is, unlike the conventional walking assistance device, the weight-unloading assisting
(8) Further, in the weight unloading
(変形例)
続いて、体装着部の変形例について、前記した体重免荷アシスト装置1Aとの相違点を中心に説明する。図15(a)、(b)、(c)は、体装着部の変形例を示す図である。なお、図15において、バックパック40は省略されている。
図15(a)に示す体重免荷アシスト装置1Bの体装着部110は、腰ベルト部11、アクチュエータ取付部13L,13Rおよび股ベルト部112L,112Rを備えている。股ベルト部112L,112Rは、利用者Pの股まわりに装着される布製の部材であり、アクチュエータ取付部13L,13Rに連結されている。
この体重免荷アシスト装置1Bは、図1に示す体重免荷アシスト装置1Aよりも体装着部10のベルトをシンプル化することで、軽量化を図っている。
図15(b)に示す体重免荷アシスト装置1Cの体装着部210は、腰ベルト部11、アクチュエータ取付部13L,13Rおよび大腿ベルト部212L,212Rを備えている。大腿ベルト部212L,212Rは、利用者Pの大腿まわりに装着される布製の部材であり、アクチュエータ取付部13L,13Rに連結されている。
この体重免荷アシスト装置1Cは、体重免荷アシスト装置1Bよりも利用者Pの大腿における支持機能を高め、その代わりに利用者Pの股間部分における応力を緩和させた例である。
図15(c)に示す体重免荷アシスト装置1Dの体装着部310は、腰ベルト部11、アクチュエータ取付部13L,13Rおよび脇支持部312L,312Rを備えている。脇支持部312L,312Rは、利用者Pの脇を支持する部材であり、アクチュエータ取付部13L,13Rに連結されている。脇支持部312L,312R、アクチュエータ取付部13L,13R、脚リンク部20L,20Rおよび足装着部30L,30Rは、脇支持部312L,312Rにかかる利用者Pからの荷重を支持可能な構造を有している。
この体重免荷アシスト装置1Dは、疾病、怪我などで大腿や股間部分における拘束が困難な利用者Pに好適な例である。
これらの他、体重免荷アシスト装置による体重免荷アシスト力が利用者の顎部において付与されるような装置構成としても良い。
(Modification)
Subsequently, a modified example of the body mounting portion will be described focusing on differences from the above-described body
The
This weight
The
This weight-
A
This weight
In addition to these, it is also possible to adopt a device configuration in which a weight relief assist force by the weight relief assist device is applied to the user's jaw.
続いて、制御部の変形例について、前記した体重免荷アシスト装置1Aとの相違点を中心に説明する。図16は、制御部の変形例を示すブロック図である。
図16に示す体重免荷アシスト装置1Eの制御部450は、体重記憶部51および目標アシスト力算出部52の代わりに目標アシスト力記憶部451を備えている。
目標アシスト力記憶部451は、予め設定された所定値(例えば、10kg)の目標体重免荷アシスト力Faを記憶している。また、目標アシスト力記憶部451は、この目標体重免荷アシスト力Faに対応した最小体重免荷アシスト力Fa1(例えば、9kg)および最大体重免荷アシスト力Fa2(例えば、11kg)を記憶している。このような体重免荷アシスト装置1Eによる動作フローにおいては、これらの値を用いた初期トルク値の算出や、アクチュエータのトルクの制御が行われることになる。
Subsequently, a modified example of the control unit will be described focusing on differences from the above-described weight-
16 includes a target assist
The target assist
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。
(1) 前記した体重免荷アシスト装置は、関節部とアクチュエータとを一体化した構成としたが、関節部とアクチュエータとを別体とし、リンク機構、ベルトなどを備えた駆動力伝達手段を介してアクチュエータの駆動力を関節部に伝達する構成であっても良い。
(2) 体重免荷アシスト装置は、股関節部アクチュエータを省略し、膝関節部アクチュエータのみで関節部を駆動する構成であっても良い。この場合には、体重免荷アシスト装置の軽量化と制御のシンプル化が実現する。
(3) 前記した体重免荷アシスト装置は、各アクチュエータおよび各リンク部を利用者の下肢の外側に沿うように配置する構成としたが、各アクチュエータおよび各リンク部の全て、または少なくとも一つを利用者の下肢の内側に配置する構成としても良い。
(4) 参考例として、体重免荷アシスト装置は、足装着部を省略し、下腿リンク部の下端が床面に接地するような構成であっても良い。この場合には、足装着部による利用者の足の拘束の代わりに、脚リンク部に連結され、かつ、足首、下腿、膝および大腿のいずれかに装着される下肢装着部を設けることによって体重免荷アシスト装置を利用者の歩行動作に同調させつつ、利用者の足底または下腿リンク部の下端に設けられた接地センサで接地足を検出することで、体重免荷アシスト制御が可能となる。
(5) 図12の制御フローは、予め格納されたプログラム(体重免荷アシストプログラム)にしたがって制御部50が処理を行う場合を例にとって説明したが、このプログラムは、記録媒体やネットワークによって体重免荷アシスト装置に外部から提供されるような構成としても良い。
(6) 前記した体重免荷アシスト装置は、利用者の両下肢に設けられているが、左右いずれか一方の下肢に設けられる構成であっても良い。例えば、利用者の下肢の一方のみの機能が低下している場合には、機能が低下した下肢のみに体重免荷アシスト装置を設け、体重免荷アシスト力を付与することができる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to above-described embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, a design change is possible suitably.
(1) Although the above-described weight load assist device has a structure in which the joint portion and the actuator are integrated, the joint portion and the actuator are separated from each other via a driving force transmission means including a link mechanism, a belt, and the like. In other words, the driving force of the actuator may be transmitted to the joint.
(2) The weight unloading assist device may be configured such that the hip joint actuator is omitted and the joint is driven only by the knee joint actuator. In this case, weight reduction and simplification of the control of the weight relief assist device are realized.
(3) Although the above-described weight-bearing assist device is configured to arrange each actuator and each link portion along the outside of the user's lower limb, all or at least one of each actuator and each link portion is arranged. It is good also as a structure arrange | positioned inside a user's leg.
(4) As a reference example, the weight relief assist device may be configured such that the foot mounting portion is omitted and the lower end of the lower leg link portion is in contact with the floor surface. In this case, instead of restraining the user's foot by the foot mounting portion, the weight is provided by providing a lower limb mounting portion that is connected to the leg link portion and is attached to any of the ankle, lower leg, knee, and thigh. Weight-unload assist control can be performed by detecting the grounded foot with a grounding sensor provided at the bottom of the user's sole or lower leg link while synchronizing the load-free assist device with the user's walking motion. .
(5) Although the control flow in FIG. 12 has been described by taking as an example the case where the
(6) Although the above-described weight-unloading assist device is provided on both lower limbs of the user, the configuration may be provided on either the left or right lower limb. For example, when the function of only one of the user's lower limbs is deteriorated, the weight relief assist device can be provided only on the lower limb of which the function is lowered, and the weight relief assist force can be applied.
1A,1B,1C,1D,1E 体重免荷アシスト装置
10 体装着部
20(20L,20R) 脚リンク部
21(21L,21R) 股関節部
21a(21aL,21aR) 股関節部アクチュエータ
21b(21bL,21bR) エンコーダ(脚リンク部挙動検出手段)
23(23L,23R) 膝関節部
23a(23aL,23aR) 膝関節部アクチュエータ
23b(23bL,23bR) エンコーダ(脚リンク部挙動検出手段)
30(30L,30R) 足装着部
31a(31aL,31aR) 接地センサ(接地検出手段)
50,450 制御部
51 体重記憶部
52 目標アシスト力算出部
451 目標アシスト力記憶部
71a(71aL,71aR) 荷重センサ(荷重検出手段)
1A, 1B, 1C, 1D, 1E Weight assist
23 (23L, 23R) Knee joint part 23a (23aL, 23aR) Knee joint actuator 23b (23bL, 23bR) Encoder (leg link part behavior detecting means)
30 (30L, 30R)
50, 450
Claims (26)
前記利用者の足に装着され、床面に接地可能に設けられた床面接地部と、
前記体装着部と前記床面接地部とを、膝関節部を含む関節部を介して連結し、前記利用者による装着状態において前記膝関節部において一方の側にのみ屈折する脚リンク部と、
前記関節部を駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動を制御する制御部と、
前記床面接地部に設けられ、前記利用者の足の接地を検出する接地検出手段と、
を備えている体重免荷アシスト装置であって、
前記制御部は、前記利用者が自身の足で当該利用者の体重を支持している状態において、前記アクチュエータを駆動して前記膝関節部における回転力を発生させることにより、前記体装着部を介して前記利用者に、当該利用者の体重の一部を支持する力である体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動し、
前記脚リンク部は、前記利用者による装着状態において常に屈折しており、
前記脚リンク部は、前記利用者による装着状態において当該利用者の大腿、膝関節および下腿に対して非拘束状態に設けられており、
前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動する
ことを特徴とする体重免荷アシスト装置。 A body mounting part to be mounted on the user's trunk ;
A floor surface grounding portion that is attached to the user's foot and is provided on the floor surface so as to be capable of grounding;
A leg link part that connects the body wearing part and the floor grounding part via a joint part including a knee joint part, and refracts only to one side in the knee joint part when worn by the user;
An actuator for driving the joint part;
A control unit for controlling the driving of the actuator;
A grounding detection means for detecting grounding of the user's foot provided in the floor grounding unit;
A weight relief assist device comprising:
In the state where the user supports the weight of the user with his / her foot, the control unit drives the actuator to generate a rotational force at the knee joint, thereby Driving the actuator so as to give the user a weight unloading assisting force that is a force for supporting a part of the user's weight through the user,
The leg link portion is always refracted in the wearing state by the user,
The leg link portion is provided in an unconstrained state with respect to the user's thigh, knee joint, and lower leg in the wearing state by the user,
When the ground contact detection means detects the ground contact, the control unit drives the actuator so that the leg link unit applies the body weight assisting force to the user. Load assist device.
前記脚リンク部が、前記利用者による装着状態において、前記膝関節部において当該利用者の脚と同じ側にのみ屈折する
ことを特徴とする請求項1に記載の体重免荷アシスト装置。 The leg link part includes a thigh link part connected to the body mounting part and the knee joint part, and a crus link part connected to the floor grounding part and the knee joint part,
The weight support apparatus according to claim 1, wherein the leg link part is refracted only on the same side as the leg of the user in the knee joint part in a wearing state by the user.
前記脚リンク部および前記膝関節部アクチュエータは、前記利用者の脚に沿って設けられていることを特徴とする請求項2に記載の体重免荷アシスト装置。 The actuator includes a knee joint actuator that drives the knee joint,
The weight support apparatus according to claim 2, wherein the leg link part and the knee joint part actuator are provided along a leg of the user.
前記ストッパは、前記利用者による装着状態において、前記脚リンク部の伸びきり状態の防止、および、前記脚リンク部の逆側への屈折の防止の少なくとも一方を行う
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。 It further comprises a stopper provided on the leg link part or the actuator,
The stopper is in the mounted state by the user, the prevention of states endless extension of the leg link part, and claim 1, characterized in that at least one of prevention of refraction of the opposite side of the leg link part The weight relief assist apparatus according to any one of claims 1 to 4 .
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。 The body weight support apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein at least a part of the leg link portion is provided outside the leg of the user.
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。 The body weight support apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein at least a part of the leg link portion is provided inside a leg of the user.
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。 The said control part cancels | releases the drive of the said actuator and makes the said joint part rotatable, when the said earthing | grounding detection means does not detect earthing | grounding, The any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned . The weight relief assist apparatus according to one item .
前記接地検出手段が接地を検出しない場合には、前記制御部は、前記股関節部アクチュエータを、前記利用者の大腿の振り出しをアシストするように駆動する
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。 The actuator includes a hip joint actuator that drives a hip joint provided in the leg link portion,
When said ground detection means does not detect the ground, the control unit, claims 1 to 7, characterized in that the joint part actuator is driven to assist the drawing board of the thigh of the user The weight relief assist apparatus as described in any one of .
前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記脚リンク部が前記利用者に前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動する
ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。 The target weight relief assist power of the predetermined value is set,
Wherein when said ground detection means detects the ground, the control unit, wherein said leg link part drives said actuator so as to give the target body weight support force to the user The body weight support apparatus according to any one of claims 1 to 9 .
前記接地検出手段が接地を検出した場合には、前記制御部は、前記利用者の体重の所定割合の前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動する
ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。 A target weight release assist force that is a predetermined percentage of the user's weight is set,
Wherein said ground detection means when detecting the ground, the control unit, characterized in that for driving the actuator so as to give the target body weight support force of a predetermined ratio of the weight of the user The body weight support apparatus according to any one of claims 1 to 9 .
前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値が設定されており、
前記制御部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記脚リンク部による前記体重免荷アシスト力が前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値の間に入るように、前記アクチュエータを駆動する
ことを特徴とする請求項10または請求項11に記載の体重免荷アシスト装置。 Further comprising a load detection means for detecting the load of the user applied to the leg link part via the body mounting part,
A lower limit value and an upper limit value of the target body weight relief assist force are set,
Wherein, based on the load detected by said load detecting means, so that the body weight support force by the leg link part falls between the lower and upper limit values of said target body weight support force, The weight relief assist device according to claim 10 or 11 , wherein the actuator is driven.
前記制御部は、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記アクチュエータを駆動する
ことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。 Further comprising a load detection means for detecting the load of the user applied to the leg link part via the body mounting part,
The weight unloading assist apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the control unit drives the actuator based on a load detected by the load detection unit.
ことを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。 Wherein said leg link part and a connecting portion to said body mounting portion, a portion where the load of the user in the body attachment part is applied is characterized in that disposed substantially in the same vertical plane The body weight support apparatus according to any one of claims 1 to 13 .
前記制御部は、前記脚リンク部挙動検出手段によって検出された挙動に基づいて前記アクチュエータを駆動する
ことを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。 A leg link part behavior detecting means for detecting the behavior of the leg link part;
The weight unloading assist device according to any one of claims 1 to 14, wherein the control unit drives the actuator based on a behavior detected by the leg link portion behavior detecting means. .
前記制御部は、前記接地検出手段および前記脚リンク部挙動検出手段の検出値に基づいて、前記利用者の足の前記床面からの離間を予測し、前記利用者の足が前記床面から離間する前に前記脚リンク部による前記体重免荷アシスト力を低減させる
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の体重免荷アシスト装置。 A leg link part behavior detecting means for detecting the behavior of the leg link part ;
The control unit predicts the separation of the user's foot from the floor surface based on detection values of the ground contact detection unit and the leg link unit behavior detection unit, and the user's foot is separated from the floor surface. The body weight support apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the body weight support assist force by the leg link unit is reduced before being separated.
前記利用者の足に装着され、床面に接地可能に設けられた床面接地部と、
前記体装着部と前記床面接地部とを膝関節部を含む関節部を介して連結する脚リンク部と、
前記関節部を駆動するアクチュエータと、
前記床面接地部に設けられ、前記利用者の足の接地を検出する接地検出手段と、
を備え、
前記利用者が自身の足で当該利用者の体重を支持している状態において、前記アクチュエータを駆動して前記膝関節部における回転力を発生させることにより、前記体装着部を介して前記利用者に、当該利用者の体重の一部を支持する力である体重免荷アシスト力を付与し、かつ、前記脚リンク部は、前記利用者による装着状態において当該利用者の大腿、膝関節および下腿に対して非拘束状態に設けられている体重免荷アシスト装置を制御するためにコンピュータを、
前記体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動する出力指令部、および、
前記接地検出手段の検出結果に基づいて前記利用者の足の接地を判定する接地判定部、
として機能させ、
前記出力指令部に、前記利用者による装着状態において前記脚リンク部が前記膝関節部において常に一方の側にのみ屈折するように前記アクチュエータを駆動させ、
前記接地判定部が前記利用者の足が接地していると判定した場合には、前記出力指令部に、前記利用者に前記体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動させる
ことを特徴とする体重免荷アシストプログラム。 A body mounting part to be mounted on the user's trunk ;
A floor surface grounding portion that is attached to the user's foot and is provided on the floor surface so as to be capable of grounding;
A leg link part that connects the body mounting part and the floor grounding part via a joint part including a knee joint part;
An actuator for driving the joint part;
A grounding detection means for detecting grounding of the user's foot provided in the floor grounding unit;
With
In a state where the user supports the weight of the user with his / her feet, the user is driven via the body mounting portion by generating the rotational force in the knee joint portion by driving the actuator. In addition, a weight unloading assisting force, which is a force for supporting a part of the user's weight, is applied , and the leg link portion is connected to the user's thigh, knee joint, and lower leg A computer for controlling a weight-free assist device provided in an unconstrained state ,
An output command unit for driving the actuator so as to give the body weight support force , and
A ground determination unit that determines the ground contact of the user's foot based on the detection result of the ground detection means;
Function as
Causing the output command unit to drive the actuator so that the leg link portion is always refracted only to one side in the knee joint portion in a wearing state by the user;
When the ground determination unit determines that the user's foot is in contact with the user, the output command unit is configured to drive the actuator so as to give the user the weight relief assist force. A feature-free weight assist program.
ことを特徴とする請求項17に記載の体重免荷アシストプログラム。 18. The weight unloading assist program according to claim 17 , wherein the output command unit is configured to drive the actuator so as to prevent the leg link unit from being fully extended in a wearing state by the user. .
ことを特徴とする請求項17または請求項18に記載の体重免荷アシストプログラム。 If the floor contact determination unit determines that the user's foot is not grounded, the output instruction unit, to release the driving of said actuator, characterized by a rotatable said joint portion 19. The weight relief assist program according to claim 17 or claim 18 .
前記接地判定部が前記利用者の足が接地していないと判定した場合には、前記出力指令部に、前記股関節部アクチュエータを、前記利用者の大腿の振り出しをアシストするように駆動させる
ことを特徴とする請求項17から請求項19のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラム。 The weight relief assist device further includes a hip joint actuator that drives a hip joint portion provided in the leg link portion as the actuator,
When said floor contact determination unit determines that the user's foot is not grounded, the output instruction unit, said joint part actuator, that makes driving the drawing board of the thigh of the user so as to assist 20. The weight unloading assist program according to any one of claims 17 to 19, characterized in that
ことを特徴とする請求項17から請求項20のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラム。 When the ground determination unit determines that the user's foot is in contact with the ground, the output command unit , the leg link unit to the user, a predetermined value stored in the target assist force storage unit. The weight relief assist program according to any one of claims 17 to 20 , wherein the actuator is driven so as to apply a target weight relief assistance force.
体重記憶部に記憶された前記利用者の体重に基づいて前記利用者の体重の所定割合である目標体重免荷アシスト力を算出する目標アシスト力算出部、
として機能させ、
前記接地判定部が前記利用者の足が接地していると判定した場合には、前記出力指令部に、前記脚リンク部が前記利用者に前記目標体重免荷アシスト力を付与するように前記アクチュエータを駆動させる
ことを特徴とする請求項17から請求項20のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラム。 Further, the computer
A target assist force calculation unit that calculates a target weight release assist force that is a predetermined ratio of the user's weight based on the weight of the user stored in the weight storage unit;
Function as
If the floor contact determination unit determines that the user's foot is grounded, the output instruction unit, wherein as the leg link part imparts the target body weight support force to the user The weight relief assist program according to any one of claims 17 to 20, wherein an actuator is driven.
前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値が設定されており、
前記出力指令部に、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記脚リンク部による前記体重免荷アシスト力が前記目標体重免荷アシスト力の下限値および上限値の間に入るように、前記アクチュエータを駆動させる
ことを特徴とする請求項21または請求項22に記載の体重免荷アシストプログラム。 The weight relief assist device further includes load detection means for detecting the load of the user applied to the leg link portion via the body mounting portion,
A lower limit value and an upper limit value of the target body weight relief assist force are set,
The output instruction unit, based on the load detected by said load detecting means, so that the body weight support force by the leg link part falls between the lower and upper limit values of said target body weight support force , body weight support program according to claim 21 or claim 22, characterized in that makes driving the actuator.
前記出力指令部に、前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記アクチュエータを駆動させる
ことを特徴とする請求項17から請求項22のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラム。 The weight relief assist device further includes load detection means for detecting the load of the user applied to the leg link portion via the body mounting portion,
Wherein the output instruction unit, based on the load detected by said load detecting means, the body weight support program according to claims 17 to any one of claims 22, characterized in that makes driving the actuator.
前記出力指令部に、前記脚リンク部挙動検出手段によって検出された挙動に基づいて前記アクチュエータを駆動させる
ことを特徴とする請求項17から請求項24のいずれか一項に記載の体重免荷アシストプログラム。 The weight relief assist device further comprises leg link part behavior detecting means for detecting the behavior of the leg link part,
The output instruction unit, body weight support as claimed in claim 17, characterized in that makes driving the actuator based on the behavior detected by the leg link part behavior detection means in any of claims 24 program.
前記出力指令部に、前記接地検出手段および前記脚リンク部挙動検出手段の検出値に基づいて、前記利用者の足の前記床面からの離間を予測させ、前記利用者の足が前記床面から離間する前に前記脚リンク部による前記体重免荷アシスト力を低減させる
ことを特徴とする請求項17または請求項18に記載の体重免荷アシストプログラム。 The weight relief assist device further comprises leg link part behavior detecting means for detecting the behavior of the leg link part ,
Based on the detection values of the ground contact detection unit and the leg link unit behavior detection unit, the output command unit predicts the separation of the user's foot from the floor surface, and the user's foot is the floor surface. 19. The weight relief assist program according to claim 17, wherein the weight relief assist force by the leg link portion is reduced before being separated from the body.
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